CN100393652C - 光学玻璃 - Google Patents

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Abstract

提供具有折射率1.85-1.90、及阿贝数40-42的范围的光学常数，同时具有低的液相线温度和高的化学耐久性的光学玻璃及玻璃转变点低的模压成型用玻璃。本发明的光学玻璃，其特征在于，是作为必需成分含有SiO2、B2O3及La2O3，还进一步含有选自ZrO2、Nb2O5、Ta2O5的1种以上，不含有F成分的光学玻璃，折射率为1.83以上，阿贝数为35以上。

Description

光学玻璃
技术领域
本发明涉及不含有F成分，含有SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5，能够进行极稳定生产的光学玻璃。
本发明特别涉及进一步具有所规定的比重及液相线温度，适合制造玻璃预成型体等的光学玻璃、特别是硼硅酸玻璃。
背景技术
通过利用非球面透镜削减透镜片数，使透镜等光学元件重量减轻、小型化的倾向近年来不断增强。可是，想要用以往的研磨、抛光工序得到非球面需要高成本且复杂的操作工序。于是，开发了用超精密加工的模具将由玻璃块或玻璃块料得到的预制坯材直接透镜成型的方法。这样得到的透镜不需要抛光，其结果能够以低成本、短交付期生产。
上述成型方法被称为玻璃模压，进行了活跃地研究、开发。过去在玻璃模压中，从使用的模具的耐热性考虑，需求在更低的温度下软化的玻璃，具体讲Tg为630℃以下、更优选600℃以下的玻璃。
另一方面，也考虑了根据使预制坯近似模压后最终的非球面形状、或者在更高的压力下压制等玻璃模压技术的进展，即使Tg为630-670℃左右也作为玻璃模压用途使用的方案。另外，近年来玻璃模压所使用的型材或其保护膜的开发推进，超过670℃的玻璃也正变得能够成型。这样的状况中，模压用的光学玻璃和一般的光学玻璃的界线正在消失。
作为本发明目的的光学常数附近的光学玻璃历来被大量公开。
特公昭53-42328、特公昭53-47368、特公昭54-6242、特开2002-284542中公开了以SiO2、B2O3、La2O3等为主要成分的高折射低色散的光学玻璃，但折射率对作为本发明目的的光学常数不充分。另外，化学耐久性也不能说充分。
特开昭52-129716公开了折射率为1.85以上的玻璃，但阿贝数不充分。
另一方面，特公昭54-6241、特开昭54-90218中公开了以B2O3、La2O3、Gd2O3、WO3等为必须成分的折射率超过1.85的光学玻璃，但特别是在阿贝数为40以上的区域耐失透性不能说充分。
另外，特公昭54-2646公开了几个折射率超过1.85的玻璃，但均为阿贝数小、或耐失透性有问题。
特开2001-348244公开了折射率1.875以上阿贝数39.5以上的光学玻璃，但Nb2O5、Ta2O5等成分、或各自的总量少成为主要原因，液相线温度高，不能说有充分的规模生产性。而且，该公报记载的光学玻璃由于比重高，因此透镜的重量过大，且由Pt合金等使之滴下制造玻璃预制坯等时，用管控制流量困难。
特开2003-267748公开了玻璃转变点为630℃以下的高折射高色散玻璃，但Nb2O5、Ta2O5等成分、或各自的总量少成为主要原因，液相线温度高，不适合规模生产。
另外，上述公报中公开了几个含有F成分的实施例。这些含有F成分的玻璃由于熔化工序中的挥发激烈，因此折射率等的光学玻璃的重要品质的波动激烈，有这一缺点。另外，由于化学耐久性也存在易劣化的倾向，因此不适合规模生产产品。
[专利文献1]特公昭53-42328号公报
[专利文献2]特公昭53-47368号公报
[专利文献3]特公昭53-6242号公报
[专利文献4]特开2002-284542号公报
[专利文献5]特开昭52-129716号公报
[专利文献6]特公昭53-6241号公报
[专利文献7]特开昭54-90218号公报
[专利文献8]特公昭54-2446号公报
[专利文献9]特开2001-348244号公报
[专利文献10]特开2003-267748号公报
发明内容
本发明中的折射率1.85-1.90、及阿贝数40-42的范围历来作为一般的光学玻璃的使用频度高。
该范围的模压用玻璃如果作为非球面透镜使用，则球面像差的校正容易，能够得到更小型、高性能的光学系统。因此，在上述范围的光学常数下，无论是作为模压用还是作为一般的光学玻璃，希望能稳定生产的要求非常大。
可是，具有上述范围的光学常数的公知光学玻璃不仅化学耐久性不好，而且液相线温度高，进行稳定的生产不充分。
本发明提供具有上述所要求的光学常数，同时具有低的液相线温度和高的化学耐久性的光学玻璃及玻璃特变点低的模压用玻璃。
为解决上述课题，本发明人反复刻苦研究的结果发现，通过实质上不含有F成分并规定为上述特定范围的组成，从而具有上述光学常数、化学耐久性良好，即使添加碱性成分其耐久性也不易劣化，因此得到适合于模压成型的光学玻璃，以至于完成本发明。
而且，本发明人最近发现，当玻璃组合物中的Ta2O5及Nb2O5的含量之和达到所规定的值以上时，能将玻璃组合物的折射率维持为所要求的值，同时可格外提高耐失透性。
本发明的第1构成是一种光学玻璃，其特征在于，是作为必需成分含有SiO2、B2O3及La2O3，还进一步含有选自ZrO2、Nb2O5、Ta2O5的1种以上，不含有F成分的光学玻璃，折射率为1.83以上，阿贝数为35以上。
本发明的第2构成是液相线温度为1240℃以下的上述构成1的光学玻璃。
本发明的第3构成是液相线温度为1140℃以下的上述构成1的光学玻璃。
本发明的第4构成是根据上述构成1-3所述的光学玻璃，其中，根据日本光学玻璃工业会标准JOGIS06-1999“光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)”测定的玻璃的耐酸性是2级以下。
本发明的第5构成是根据上述构成1-4所述的光学玻璃，其中比重是4.80-5.25。
本发明的第6构成是根据上述构成1-5所述的光学玻璃，Ta2O5+Nb2O5的合计量是18-28％。
本发明的第7构成是一种光学玻璃，其特征在于，按氧化物基准的质量％表示，含有SiO2 2-9％、和/或B2O3 8.0％以上且小于18％、和/或La2O3 33-50％、和/或Gd2O3 3-20％、和/或ZrO2 4.5-7％、和/或Nb2O50.1-3％、和/或Ta2O5 15-25％，其中，Ta2O5+Nb2O5的合计量是17-28％，以及含有Li2O 0-3％、和/或WO3 0-3％、和/或ZnO 0-10％、和/或RO 0-5％(R＝Mg、Ca、Sr、Ba)、和/或Sb2O30-1％的范围的各成分，不含有F成分。
本发明的第8构成是一种光学玻璃，其特征在于，按氧化物基准的质量％表示，含有SiO2 3-9％、B2O3 9.5％以上且小于18％、La2O333-45％、Gd2O3 3-18％、ZrO2 5-7％、Nb2O5 0.1-3％、以及Ta2O5 15-25％，其中，Ta2O5+Nb2O5的合计量是17-28％，以及含有Li2O 0-3％、和/或WO3 0-3％、和/或ZnO 0-10％、和/或RO 0-5％(R＝Mg、Ca、Sr、Ba)、和/或Sb2O3 0-1％的范围的各成分，不含有F成分。
本发明的第9构成是根据上述构成7或8所述的光学玻璃，其特征在于，Ta2O5+Nb2O5的合计量是18-23％。
本发明的第10构成是根据上述构成7-9所述的光学玻璃，折射率是1.88-1.90，按氧化物基准的质量％表示，WO3小于0.5％。
本发明的第11构成是根据上述构成7-9所述的光学玻璃，折射率是1.85-1.90，阿贝数为40-42。
本发明的第12构成是根据上述构成7-11所述的光学玻璃，其特征在于，按氧化物基准的质量％表示，含有B2O3 15-17％、以及Gd2O33-9.5％的范围的各成分，Gd2O3+Nb2O5的总量小于10％。
本发明的第13构成是根据上述构成1-12所述的光学玻璃，其特征在于，玻璃转变点(Tg)是670℃以下，Li2O成分为0.5％以上。
本发明的第14构成是根据上述构成1-12所述的光学玻璃，其特征在于，Tg是630℃以下，Li2O成分含有0.5％以上。
本发明的第15构成是根据上述构成1-14的任1项所述的光学玻璃，TiO2小于5％，Al2O3小于5％。
本发明的第16构成是根据上述构成7-15所述的光学玻璃，其特征在于，根据日本光学玻璃工业会标准JOGIS06-1999“光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)”测定的玻璃的耐酸性是2级以下。
本发明的第17构成是根据上述构成7-15所述的光学玻璃，其特征在于，根据日本光学玻璃工业会标准JOGIS06-1999“光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)”测定的玻璃的耐酸性是1级。
本发明的第18构成是根据上述构成7-17所述的光学玻璃，其特征在于，液相线温度为1240℃以下。
本发明的第19构成是根据上述构成7-17所述的光学玻璃，其特征在于，液相线温度为1140℃以下。
本发明的第20构成是根据上述构成7-19所述的光学玻璃，比重是4.80-5.25。
本发明的第21构成是一种光学玻璃，以氧化物为基准，相对于玻璃组合物的总质量，Ta2O5及Nb2O5的含有率之和是18-23％，不含有氟成分，比重是4.60-5.25。
本发明的第22构成是根据上述构成1-21所述的光学玻璃，在液相线温度下的粘度η(dPa·s)的对数logη是0.3以上。
本发明的第23构成是一种模压成型用玻璃预制坯材，包含上述构成1-22所述的光学玻璃。
本发明的第24构成是一种光学元件，包含上述构成1-22所述的光学玻璃。
本发明的第25构成是一种光学元件，通过将上述构成23所述的模压成型用玻璃预制坯材模压成型而得到。
具体实施方式
以下叙述按照上述限定本发明所示的光学玻璃的各物性值的范围的理由。
以下叙述按照上述限定本发明所示的光学玻璃的各成分中以氧化物为基准的质量％的组成范围。
在本说明书中，“以氧化物为基准”是在假定作为本发明的玻璃构成成分的原料使用的氧化物、碳酸盐、硝酸盐等在熔融时全部分解变成氧化物的场合，在将该生成氧化物的总重量记为100质量％的场合，规定玻璃中所含有的各成分的含量的组成。
SiO2成分是玻璃形成氧化物，同时是提高化学耐久性的成分。为了维持上述效果，优选定为2.0％以上，但其量超过9.0％时，有时折射率不能维持1.85以上。因此优选超过2.0％，更优选超过3.0％，最优选超过5.5％，含量上限优选为9.0％，更优选为6.7％，最优选为5.7％。
B2O3成分在大量含有稀土类氧化物的本发明的光学玻璃中是作为玻璃形成氧化物不能缺少的必须成分。其量小于8.0％时上述效果易变得不充分，在18％以上时化学耐久性易变差。因此含量下限优选为8.0％，更优选为9.5％，最优选为15％，含量上限优选为不足18％，更优选为17％，最优选为16％。
Li2O成分是对降低液相线温度、降低Tg有大的效果的可任意添加的成分，但其量超过3％时液相线温度反倒上升，玻璃化易变得困难。为了得到更低的Tg，含量下限优选为0.5％，更优选为0.7％，最优选为1.0％，含量上限优选为3％，更优选为2％，最优选为1.7％。
La2O3成分是对提高玻璃的折射率、且增大阿贝数有效的成分。其量小于33％时将玻璃的光学常数值维持在上述特定范围内易变得困难，另外，超过50％时液相线温度易变高。因此，为了维持特别良好的生产性，含量下限优选为33％，更优选为35％，最优选为37％，含量上限优选为50％，更优选为45％，最优选为不足39％。
Gd2O3成分与La2O3成分同样是对提高玻璃的折射率、且增大阿贝数有效的成分。其量小于3％时将玻璃的光学常数值维持在上述特定范围内变得困难，另外，超过20％时液相线温度易变高。因此，为了维持特别良好的生产性，含量下限优选为3％，更优选为6.0％，最优选为6.5％，含量上限优选为20％，更优选为18％，最优选为9.5％。
ZrO2成分有调整光学常数、降低液相线温度、提高化学耐久性的效果。其量小于4.5％时充分得到上述效果易变得困难，而超过7％时提高液相线温度，稳定的生产易变得困难。因此为了易得到上述效果，含量下限优选为4.5％，更优选为5.0％，最优选为5.5％，含量上限优选为7.0％，更优选为6.5％，最优选为6.3％。
Nb2O3成分对提高折射率、降低液相线温度显示出大的效果，但其量小于0.1％时上述效果易变得不充分。其量超过3％时易减小阿贝数。因此，为了更适当地得到上述效果，含量下限优选为0.1％，更优选为0.5％，最优选为1.7％，含量上限优选为3.0％，更优选为2.5％，最优选为2.3％。
为了具有作为本发明特征的高折射、低色散性，且易实现低的液相线温度，优选Gd2O3、Nb2O5成分之和小于10％。由于任何成分都作为必须成分，因此上述成分的总量的下限优选为5.1％，更优选为6.0％，最优选为7.0％，总量上限优选为25％，更优选为20％，最优选为小于10％。
Ta2O5成分通过特别地与Nb2O3成分共存而使用，对提高折射率和耐失透性有极高的效果。可是，小于15％时，难得到上述效果，超过25％时耐失透性反倒易变差。因此为了特别易得到上述效果，含量下限优选为15％，更优选为16％，最优选为18％，含量上限优选为25％，更优选为22％，最优选为20％。
而且，为了更容易维持作为本发明最量要的特征之一的低的液相线温度，Ta2O5和Nb2O5成分的合计量下限优选为16％，更优选为17％，最优选为18％，合计量上限优选为28％，更优选为24％，最优选为23％。
WO3成分是调整折射率、特别是在与Li2O成分共存的场合具有提高耐失透性的效果的任意成分，但其量超过3％时，将玻璃的光学常数值维持在上述特定范围内易变得困难，优选是2.5％以下，更优选为2.3％以下，最优选为不足2.0％。另外，在要更容易地得到上述效果的场合，含量下限优选是0.1％，更优选为0.2％，最优选为0.3％。在将折射率定为1.88以上的场合，优选为不足0.5％。
TiO2成分是对折射率的调整有效果的任意成分，但当过于大量含有时，易使透射率恶化。因此含量上限可优选为5.0％，更优选为2.0％，最优选为不足1.0％。
Y2O3成分与La2O3成分同样是对提高玻璃的折射率、且增大阿贝数有效的可任意添加的成分。可是，当过于大量含有时，使耐失透性恶化。因此，含量上限可优选为10％，更优选为5％，最优选为不足3％。
Yb2O3成分也与La2O3成分同样是对提高玻璃的折射率、且增大阿贝数有效的可任意添加的成分。可是，当过于大量含有时，使耐失透性恶化。含量上限可优选为10％，更优选为5.0％，最优选为不足3.0％。
GeO2成分是时提高折射率、提高耐失透性有效果的可任意添加的成分，但由于原料是高价，因此使用量少为好。因此，含量上限可优选为10％，更优选为5％，最优选为不足3％。
ZnO成分具有调整折射率、提高耐失透性、调整Tg的效果，其量超过10％时，耐失透性易恶化。因此，含量下限优选为0.5％，含量上限优选为10％，更优选为8％，最优选为7％。
从MgO、CaO、SrO及BaO成分的1种或2种以上的成分选择的RO成分，对光学常数的调整有效，但其量，即MgO、CaO、SrO及BaO成分的合计量超过5％时，耐失透性易恶化。
Sb2O3成分具有玻璃熔融工序中的脱泡效果，但其量优选含有1.0％以下的量。
另外，Al2O3也可以作为提高玻璃的化学耐久性的目的加入到5％，但在恶化作为玻璃的稳定性的场合不含有为好。
另外，F成分，在成型预制坯时F成分从玻璃表面挥发，附着在预制坯或模具上，使透镜发生不良。另外，由于挥发导致的折射率的波动大、易使化学耐久性劣化等的问题，作为透镜或光学元件的用途使用的场合，不适合稳定的生产。因此在本发明的光学玻璃中不含有F成分为好。
另外，Cs2O可以以调整光学常数为目的而加入，但由于高价的原料，因此在要得到低价格的玻璃的场合不优选。
另外，Bi2O3、TeO2可以以高折射率化、低Tg化为目的而加入，但在进行模压的场合，挥发导致透镜表面发生浊雾的场合，不加入为好。
另外，除了Ti以外的V、Cr、Mn、Fe、Co、N i、Cu、及Mo等的过渡金属成分，即使少量加入的场合，也对可见光区的特定波长具有吸收，因此着色。因此，作为使用可见光区的波长的光学玻璃实质上不应该含有。
另外，Pb及Th成分可以以提高折射率、提高玻璃的稳定性为目的而加入。另外，Cd及T1成分可以以低Tg化为目的而加入。另外，As成分可以以玻璃的澄清、均质化为目的而加入。上述所示的Pb、Th、Cd、T1、As成分近年来作为有害的化学物质存在控制使用的倾向，不仅玻璃的制造工序，甚至于加工工序、及制品化后的处理都需要环境对策上的措施，因此不加入为好。
本发明的玻璃组合物由于其组成范围用质量％表示，因此并不直接地表现为摩尔％的记载，但在本发明中满足所要求的诸特性的玻璃组合物中存在的各氧化物的摩尔％表示的组成，大致采取以下的值。下述用摩尔％表示的值终究是为了参考，并不限定上述本发明的各方案中的范围。
SiO2   8-25摩尔％、
B2O3   18-40摩尔％、
Li2O   0-15摩尔％、
La2O3  10-30摩尔％、
Gd2O3  1-10摩尔％、
ZrO2   5-10摩尔％、
Nb2O5  0.1-3摩尔％、
Ta2O5   5-10摩尔％
其中，  Ta2O5+Nb2O5的合计量是7.5-13摩尔％、
WO3     0-3摩尔％、
ZnO     0-30摩尔％、
RO      0-5摩尔％(R-Mg、Ca、Sr、Ba)、
Sb2O3   0-0.3摩尔％。
接着，说明关于本发明的光学玻璃的物性。
玻璃及光学元件希望化学耐久性良好。耐久性差的玻璃，在透镜的抛光面、或者在预制坯的状态下的自由曲面的表面上发生被称为ヤケ的透镜浊雾。通常对于这样的玻璃就有严格的温度管理或湿度管理的必要性，易变得成本高。
粉末法耐酸性的级别为3以上时，易多发上述不良情况。为了在简便的管理下容易地生产，优选2级以下，更优选1级。
作为在高折射率低色散区域下的模压用玻璃使用的玻璃材料，要求Tg为670℃以下。Tg高的材料由于压制温度变高，因此缩短模具的寿命。为了更高的生产性，优选Tg为630℃以下。
Tg小于600℃时，玻璃的化学耐久性易劣化。另外，起因于粘度的降低，玻璃化变困难。由于上述原因，恶化玻璃自身的生产性。
因此，作为模压用的光学玻璃，Tg优选为670℃以下的范围，更优选为630℃以下。
比重高的玻璃，由于增加透镜体系总体的重量，因此优选是5.40以下。而且，本发明的光学玻璃，优选对制造可用于精密压制成型的玻璃预制坯有用的玻璃。通常在玻璃预制坯的制造中，利用Pt合金制管等使玻璃熔融液流出，使之滴下到模具上进行成型，但该场合使用高于所规定的值的比重的玻璃时，有流量的控制易变得困难的缺点。在本发明的光学玻璃中，通过在满足折射率等的基础上且将比重的值规定在所规定的范围，玻璃预制坯等的流量控制变得容易，在尺寸精度等点上能够提高。为了达到这些目的，在本发明的光学玻璃中，更优选具有5.25以下的比重的玻璃，最优选具有5.10以下的比重的玻璃。另一方面，当比重过小时，即使减少流量也难以成为滴下状态，有时得不到玻璃滴，所谓的采用滴下法的玻璃块取得变得困难。因此，本发明的光学玻璃的比重下限优选为4.60，更优选为4.80，最优选为5.00。
不仅本发明的光学玻璃，一般的光学玻璃通过使用模具压制成型，在从玻璃原材料得到透镜形状的工序中，在其冷却过程中透镜的内部和外部产生温度梯度。此时，当热膨胀系数大时，所得到的透镜易产生凹洼(所谓的收缩)。
因此在100-300℃下的平均线热膨胀系数α的上限优选为90×10-7/℃，更优选是83×10-7/℃，最优选是80×10-7/℃。
本发明的光学玻璃为了采用下述制造方法实现稳定的生产，优选液相线温度为1240℃以下，特别优选为1140℃以下。如果能够降低玻璃的熔化温度，则抑制那样消耗的能量，另外，施加在制造装置上的热负荷也减轻，由此防止了装置的老化，作为结果有助于低成本化、低环境负荷化。
按照上述本发明的光学玻璃也能够作为压制成型用的预制坯材使用，或者将熔融玻璃直接压制成型得到预制坯材，或再通过直接精密压制成型也能够得到光学元件(透镜等)。作为预制坯材使用的场合，其制造方法及模压成型方法不特别限定，可使用公知的制造方法及成型方法。作为预制坯材的制造方法，例如公开了特开平06-157051中记载的玻璃压制品的制造装置及其制造方法和特开平11-157849中记载的光学玻璃的制造方法及制造装置。
不仅如上述那样从熔融玻璃直接制造预制坯材的方法，可以从板材通过冷加工直接得到透镜形状，还可以通过冷加工制成近似形状后，进行模压成型得到作为最终制品的光学元件。
不限于上述的制造方法，在关于玻璃制造的各种各样的成型方法(例如吹制成型、压制成型、拉制成型等)中，粘度的要素不能缺少。在从熔融状态降低玻璃温度的场合，越是直到达到高的粘度都不发生结晶的玻璃，可成型的范围越宽，稳定的生产变得可能。也就是说，液相线温度下的粘度越高，越适合于大量生产。
如上述，在要从熔融玻璃得到预制坯的成型中，液相线温度下的粘度η(dPa·s)的对数logη值必须是0.3以上。在大量生产中为了实施稳定的预制坯成型，液相线温度下的logη值优选是0.4以上，更优选是0.5以上，最优选是0.6以上。
[实施例]
其次将本发明的光学玻璃的优选的实施例(No.1～No.28)的组成以及过去公知的SiO2-B2O3-La2O3-Gd2O3系的玻璃的比较例(No.A-No.F)的组成，与这些玻璃的光学常数(nd、vd)、玻璃转变点Tg、屈服点At、线膨胀系数α、比重一起示于表1-5及表7-8中。实施例的液相线温度、液相线温度下的粘度、粉末法耐酸性的级别示于表6和8。而且，比较例No.G-No.O的组成示于表9和11，玻璃转变点Tg、屈服点At、热膨胀系数α、比重、液相线温度和RA(P)示于表10和12。
本发明的实施例(No.1～No.28)的玻璃，称量氧化物、碳酸盐及硝酸盐等通常的光学玻璃用原料并使之达到规定的比例，混合后，投入到铂坩埚等中，根据玻璃组成的熔融性在1300-1400℃的温度熔融、脱泡、搅拌均质化2-4小时后，降温后浇铸到模具中并缓冷，等等，由此能够容易地得到均质性优异的玻璃。
显示粉末法耐酸性“RA(P)”级别的值，根据上述日本光学玻璃工业会标准：JOGIS06-1975光学玻璃的化学耐久性的测定方法(粉末法)如以下那样地求出。将实施例(No.1、No.5、No.6、No.24、No.25、No.27)、比较例(No.A-No.F)的玻璃分别粉碎成粒度420-590μm，将所得到的玻璃粉末试样按比重克放入到铂制的溶出用笼中。接着，将放入了上述玻璃粉末试样的溶出用笼放入到装有0.01N硝酸水溶液80ml的石英玻璃制的圆底烧瓶中，在沸水浴中处理60分钟后，将溶出用笼从圆底烧瓶取出，基于玻璃粉末试样的最初质量、和从其减量算出的减量率(重量％)，如下地付与等级。即，减量率(重量％)小于0.20％的场合，定为1级，0.20％-小于0.35％定为2级，0.35％-小于0.65％定为3级，0.65％-小于1.20％定为4级，1.20％-小于2.20％定为5级。也就是说，表6中显示RA(P)级别的值越小，耐酸性越高，表示化学耐久性越优异。
平均线膨胀系数α(100-300℃)，按照日本光学玻璃工业会标准：JOGIS 08-2003“光学玻璃的热膨胀的测定方法”求出在100-300℃下的平均线膨胀系数。
另外，液相线温度，在50ml容量的铂制坩埚中投入30cc的碎片状的玻璃，在所规定的温度保持2小时。然后，冷却后确认玻璃内部有无结晶，将观察到结晶的最高温度作为液相线温度。
液相线温度下的粘度η(dPa·s)，使用提球式粘度计测定了在液相线温度下的粘度。在本说明书中表示粘度的场合用粘度η(dPa·s)的常用对数表示。
表1
Figure C20051007428000151
表2
Figure C20051007428000161
表3
Figure C20051007428000171
表4
表5
Figure C20051007428000191
表6
Figure C20051007428000201
表7
表8
Figure C20051007428000221
表9
表10
Figure C20051007428000241
表11
Figure C20051007428000251
表12
Figure C20051007428000261
从表1-5可知，本发明实施例的玻璃(No.1-No.28)均具有所要求范围的折射率(nd)、阿贝数(vd)。如表6所见，关于粉末法耐酸性的玻璃，都是“2”以下，化学耐久性良好。因此，上述玻璃由于都一边维持所要求的折射率，一边具有高的化学耐久性和低的失透温度，因此可期待良好的生产性。
比较例No.A及B引用了特开2002-284452所记载的实施例。比较例No.A及B的玻璃均不满足本发明中要求的组成范围，还不满足在本发明的玻璃中要求的光学性能。另外，由于化学耐久性也不充分，因此不适合作为光学玻璃。
另外，比较例No.C、No.D引用了特开昭54-90218中阿贝数大的实施例。这些玻璃均不满足本发明中要求的组成范围，失透温度高，因此不适合作为光学玻璃。
另外，比较例No.E、No.F的玻璃分别从特开2001-348244的实施例1、特开2003-267748之中引用。这些玻璃均不满足本发明中要求的组成范围，由于该原因，液相线温度高，不适合大量生产。
此外，比较例No.G～O是特开2001-348244的实施例2-10。
其次，由于本发明的玻璃组合物不含F成分，因此在其制造工序中的折射率调整上显示有利的点。
将实施例No.6、No.19、No.25采用与上述同样的方法在1300℃在2h、8h、24h的条件下分别进行了熔融处理。另一方面，在将各自的实施例中的氧化物基准的组成记为100质量份的场合，关于还进一步添加了2质量份的F成分的No.P～R也实施了同样的热处理。以下示出各自的折射率随时间的变化。
表13
Figure C20051007428000271
见表13，本发明的实施例No.6、No.19、No.25，经过24小时后的折射率的变动量是0.0001以下。另一方面，进一步添加了2.0质量份的F的No.P～R，折射率的变动量变为0.006以上。通常作为光学元件所要求的折射率的范围是±0.0005。由这样的结果知道，比起含有F成分的组成，不含有F成分的组成在应用作为光学元件的光学玻璃制造中是有利的。
按以上所述的那样，本发明的光学玻璃，含有SiO2、B2O3、La2O3、Gd2O3成分，折射率为1.85-1.90，阿贝数为40-42，具有良好的化学耐久性和耐失透性，还在不使上述特性恶化的情况下就能够容易地得到低Tg的玻璃，因此不管是球面、非球面，无论是过去采用抛光工序的制造方法，还是伴有模压成型的制造方法中，采用上述公知的方法都能容易地制造。
另外，本发明的光学玻璃，充分发挥高折射率低色散性、高化学耐久性、低膨胀性的特征，也能够应用于透镜以外的光学元件、例如衍射光栅·棱镜等。另外，在易发生机械、热应力的环境下，特别是以双折射性为问题的用途(例如投影仪)中，本发明的光学玻璃在上述特性之外还具有极低的光弹性常数，因此有应用的可能性。
而且，本发明的光学玻璃由于杨氏模量非常高，因此充分发挥其低的膨胀性，在各种基板材料上的应用也被考虑。

Claims (19)

1.一种光学玻璃，其特征在于，是含有SiO2、B2O3、La2O3、ZrO2、Nb2O5和Ta2O5作为必需成分，不含有F成分的光学玻璃，其中Ta2O5+Nb2O5的合计量是18-28％，并且折射率为1.83以上，阿贝数为35以上。
2.根据权利要求1所述的光学玻璃，其特征在于，按氧化物基准的质量％计，含有以下范围的各成分：SiO2 2-9％、和/或B2O3 8.0％以上且小于18％、和/或La2O3 33-50％、和/或Gd2O3 3-20％、和/或ZrO24.5-7％、和/或Nb2O5 0.1-3％、和/或Ta2O5 15-25％，以及含有Li2O 0-3％、和/或WO3 0-3％、和/或ZnO 0-10％、和/或RO 0-5％，其中R＝Mg、Ca、Sr、Ba，和/或Sb2O3 0-1％。
3.根据权利要求2所述的光学玻璃，其特征在于，按氧化物基准的质量％计，含有以下范围的各成分：SiO2 3-9％、B2O3 9.5％以上且小于18％、La2O3 33-45％、Gd2O3 3-18％、ZrO2 5-7％、Nb2O5 0.1-3％、以及Ta2O5 15-25％，以及含有Li2O 0-3％、和/或WO3 0-3％、和/或ZnO0-10％、和/或RO 0-5％，其中R＝Mg、Ca、Sr、Ba，和/或Sb2O3 0-1％。
4.根据权利要求2或3所述的光学玻璃，其中折射率是1.88-1.90，按氧化物基准的质量％计，WO3小于0.5％。
5.根据权利要求2或3所述的光学玻璃，其中折射率是1.85-1.90，阿贝数为40-42。
6.根据权利要求2-5任1项所述的光学玻璃，其特征在于，按氧化物基准的质量％计，含有B2O3 15-17％、以及Gd2O3 3-9.5％范围的各成分，Gd2O3+Nb2O5的总量小于10％。
7.根据权利要求1-6任1项所述的光学玻璃，其中玻璃转变点Tg是670℃以下，Li2O成分的含量为0.5％以上。
8.根据权利要求7所述的光学玻璃，其中Tg是630℃以下。
9.根据权利要求1-8任1项所述的光学玻璃，其中TiO2小于5％，Al2O3小于5％。
10.根据权利要求1-9任1项所述的光学玻璃，其中根据日本光学玻璃工业会标准JOGIS06-1999“光学玻璃的化学耐久性的测定方法-粉末法”测定的玻璃耐酸性是2级以下。
11.根据权利要求10所述的光学玻璃，其中所述玻璃耐酸性是1级。
12.根据权利要求1-11任1项所述的光学玻璃，其中液相线温度为1240℃以下。
13.根据权利要求12所述的光学玻璃，其中液相线温度为1140℃以下。
14.根据权利要求1-13任1项所述的光学玻璃，其中比重是4.80-5.25。
15.根据权利要求1所述的光学玻璃，按氧化物基准计，相对于玻璃组合物的总质量，Ta2O5及Nb2O5的含有率之和是18-23％，不含有F成分，比重是4.60-5.25。
16.根据权利要求1-15任1项所述的光学玻璃，其中在液相线温度下的粘度η的对数logη是0.3以上，其中粘度η的单位是dPa·s。
17.一种模压成型用玻璃预制坯材，包含权利要求1-16任1项所述的光学玻璃。
18.一种光学元件，包含权利要求1-16任1项所述的光学玻璃。
19.一种光学元件，是通过将权利要求17所述的模压成型用玻璃预制坯材模压成型而得到的。
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